I nte rna t io na l J o urna l o f   Rec o nfig ura ble a nd   E m bedd e d Sy s t em s   ( I J RE S)   Vo l.   10 ,   No .   3 ,   N o v em b e r   2 0 2 1 ,   p p .   19 5 ~ 21 1   I SS N : 2 0 8 9 - 4 8 6 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijre s . v 1 0 . i3 . p p 19 5 - 21 1          195       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij r es.ia esco r e. co m   FP G A bas ed  co - d esig n of a speed  f uzzy  log ic control ler applied   to a n auto no mo us ca r       E m na   Aridhi 1 ,   Dec eba l P o pe s cu 2 ,   Abde lk a der  M a m i 3   1 ,3 Lab o ra t o ire d ’A p p l ica ti o n   d e   l’ Eff ica c it é   Én e rg é ti q u e   e d e s É n e rg ies   Re n o u v e lab les - LAP ER ,   F a c u lt é   d e s S c ien c e s d e   Tu n is,   Un i v e rsité d e   T u n is E M a n a r,   Ca m p u s Un iv e rsitaire   F a rh a Ha c h e d ,   Tu n is,  T u n isie   2 F a c u lt é   d ’Au t o m a ti q u e   e o r d in a t e u rs,  Un i v e rsité P o l i teh n ica   d e   B u c h a re st,  Ro m a n ie       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   4 ,   2 0 21   R ev is ed   J u l   2 7 ,   2 0 21   Acc ep ted   Au g   1 3 ,   2 0 21       Th is  p a p e in v e sts  in   F P G tec h n o l o g y   to   c o n tro th e   sp e e d   o a n   a u to n o m o u c a u sin g   f u z z y   lo g i c .   F o th a p u r p o se ,   we   p r o p o se   a   c o - d e sig n   b a se d   o n   a   n o v e fu z z y   c o n tr o ll e IP .   It  wa d e v e lo p e d   u si n g   t h e   h a rd wa re   lan g u a g e   VH DL  a n d   d ri v e n   b y   th e   Zy n q   p r o c e ss o th r o u g h   a n   S D so ftwa re   d e sig n   writt e n   in   C.   T h e   p ro p o se d   I P   a c ts  a c c o rd i n g   to   th e   a m b ien t   tem p e ra tu re   a n d   t h e   p re se n c e   o a b se n c e   o a n   o b sta c le  a n d   i ts  d is tan c e   fro m   th e   c a r.   Th e   p a rti ti o n i n g   o t h e   c o - d e sig n   tas k d iv i d e th e m   i n to   h a rd wa re   a n d   so ftwa re   p a rts.   T h e   sim u lati o n   re su lt o th e   f u z z y   IP   a n d   th o se   o th e   c o m p lete   c o - d e sig n   imp lem e n tat io n   o n   a   Xili n x   Z y n q   b o a r d   s h o we d   t h e   e ffe c ti v e n e ss   o th e   p ro p o se d   c o n tro ll e t o   m e e th e   targ e c o n st ra in ts  a n d   g e n e ra te  su it a b le  P W M   si g n a ls.   T h e   p ro p o se d   h a rd wa re   a rc h i tec tu re   b a se d   o n   6 - LUT  b l o c k u se 1 1   ti m e fe we lo g ic  re so u rc e th a n   o th e p re v io u s   sim il a d e sig n s.  Also ,   it   c a n   b e   e a sily   u p d a ted   wh e n   n e c o n stra i n ts  o n   th e   sy ste m   a re   to   b e   c o n sid e re d ,   wh ich   m a k e it   su it a b le  f o m a n y   re late d   a p p li c a ti o n s.   F u z z y   c o m p u ti n g   wa a c c e lera t e d   th a n k to   t h e   u s e   o f   d i g it a l   sig n a p ro c e ss in g   b l o c k th a e n su re   p a ra ll e p r o c e ss in g .   I n d e e d ,   a   c o m p lete   e x e c u ti o n   c y c le t a k e s o n l y   7   u s.   K ey w o r d s :   FP GA   Fu zz y   lo g ic   Har d war d esig n   So f twar d esig n   Sp ee d   co n tr o l   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   E m n Ar id h i   Dep ar tm en t o f   Ph y s ics Un iv er s ité  d T u n is   E l M an ar   C am p u s   Un iv er s itair Far h at  Hac h ed ,   T u n is ,   T u n is ie    E m ail: e m n a. ar id h i@ f s t.u tm . t n       1.   I NT RO D UCT I O N   No wad ay s ,   tech n o lo g ical   ad v an ce s   in   h ar d war e   an d   s o f tw ar h a v f ac ilit ated   co m m u n i ca tio n   an d   ex ch an g b etwe en   s ev er al  o b jects  ( m ac h in es,  p ar ts ,   p er i p h er als   an d   p e o p le)   th r o u g h   n etwo r k s   o f   s m ar t   s en s o r s   an d   ac tu ato r s .   T h is   m ak es  th em   in ter ac tiv an d   p ar o f   au t o n o m o u s   s y s tem s   o r /an d   ap p licatio n s .   Am o n g   th a u to n o m o u s   s y s tem s   th at  ar cu r r en tly   e m er g i n g   ar elec tr ical  au to n o m o u s   v eh icles.  T h ey   ar e   m ass iv ely   u s ed   i n   s ev er al  ar ea s   lik tr an s p o r t,  ag r icu ltu r e,   r e s id en tial,  in d u s tr ial  m ain ten an ce ,   p r o d u ctio n ,   etc.   I n d ee d ,   th ey   allo r ed u ci n g   t h air   p o llu tio n   r ate,   an d   im p r o v in g   th e   r eliab ilit y   o f   s y s tem s   in   wh ich   th ey   in teg r ate  b y   ac ce ler atin g   th ex ec u tio n   o f   r e q u ir e d   task s .   T h ey   also   allo ac ce s s   to   in ac ce s s ib le  ar ea s   b y   h u m an s   an d   ex p lo r th em   u n d er   s ev er co n d itio n s .   I n   th is   c o n tex t,  m an y   ef f o r ts   h av b e e n   m ad to   im p r o v th eir   f u n ctio n ality ,   esp ec ially   in   d etec tin g   th v ar io u s   o b s tac les  th ey   m ay   en co u n ter ,   im p r o v i n g   th tr ajec to r y   f o llo win g   [1 ] ,   [ 2]   an d   esp ec ially   th eir   g o o d   d ec is io n - m ak in g   [3 ] .   I n d ee d ,   in d iv id u al,   an d   c o llectiv s af ety   is   a   v er y   im p o r tan t   f ac to r   in   th e   te ch n o lo g ically   o p e n   an d   s o   ac tiv wo r ld   o f   to d ay ,   esp ec ially   with   th em er g en ce   o f   th c o n ce p o f   th I n ter n et   o f   T h in g s   an d   a u to n o m o u s   v e h icles.  I r eq u ir es  th d ev elo p m en o f   r eliab le  an d   ac cu r ate  ap p licatio n s   in   th d etec tio n   o f   o b s tacle s   b y   au to n o m o u s   v eh icles  to   m in im ize  th r is k   o f   ac cid en ts .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N 2 0 8 9 - 4 8 6 4   I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t,  Vo l.  10 ,   No .   3 No v em b er   2 0 2 1 :   19 5     21 1   196   T h is   is   o n ly   p o s s ib le  with   tec h n o lo g ical   ad v a n ce s   i n   d ig ital  an d   em b e d d ed   elec tr o n ics.  S ev er al  d e v elo p m e n t   p latf o r m s   h av b e en   d esig n e d   to   m ee th h ar d war an d   s o f t war n ee d s   o f   s u ch   ap p licatio n s ,   esp ec ially   s in ce   th ey   r eq u ir lar g e - s ca le  d ata  p r o ce s s in g .     Fo r   th at  p u r p o s e,   r ec o n f ig u r ab le  ar ch itectu r es  s u ch   as  FP GAs  an d   s y s tem s   o n   ch ip   ( So C )   ar in cr ea s in g ly   u s ed   d u to   th eir   h ig h   f lex ib ilit y .   T h is   latter   ch a r ac ter izes  th h i g h   a b ilit y   o f   f u n ctio n al  b lo ck s   t o   b r ec o n f ig u r ed   s tatically   o r   d y n am ically .   As  r esu lt,  th ese  ar ch itectu r es  ar d ev ice - r ic h   p latf o r m s   s u itab le  f o r   th d e v elo p m e n o f   wid v ar iety   o f   co m p lex   r e al - tim ap p licatio n s   [4 ] .   T h ey   r eq u ir lo o f   co m p u tatio n al  a n d   p r o ce s s in g   tim an d   lar g ca p ac ity   o f   m em o r y   to   a n aly ze   d ata.   T h r ec o n f ig u r a b le   asp ec allo ws  o p tim izin g   th ap p licatio n   h a r d war a r ch itectu r an d   r ed u cin g   th laten cy .   W f in d   th at  s o m e   So C   in clu d an   FP GA  cir cu it  an d   r o b u s an d   v er y   f ast  h ar d war p r o ce s s o r   ( AR M) .   B esid es,  ad v an ce d   s o f twar s o lu tio n s   p lay   an   im p o r tan t r o le  in   en s u r in g   th h ig h   p er f o r m an ce   o f   th ese  r ec o n f i g u r ab le  cir c u its .   I n   th is   ca s e,   th co - d esig n   m eth o d   is   n ec ess ar y   to   o p tim ize  th ap p licatio n s   d ev elo p e d   th r o u g h   s u itab le  h ar d war a n d   s o f twar p ar titi o n in g   [5 ]   T h h ar d war s o lu tio n s   allo r ap id   p r o to ty p in g   o f   t h e   en v is ag ed   a p p licatio n   a n d   en s u r its   au to n o m y .   W h ile  s o f twar s o lu tio n s   allo o p tim izatio n   o f   u s in g   th h ar d war r eso u r ce s   an d   p er f o r m   th e   co m p lex   c o m p u tin g   d u to   th alg o r ith m s   an d   m o d els  u s ed   [6 ] .   Fo r   ex am p le,   p r ed ictiv co n tr o m o d el  f o r   au to n o m o u s   ca r s   was  d ev elo p ed   to   p r e d ict  th p ath   t o   b f o l lo wed   wh ile  co n s id er in g   v ar y in g   r o a d   co n d itio n s   an d   s m all - an g le  ass u m p tio n s   as  m ea s u r ab le  d is tu r b an ce s   [ 7 ] .   Fo r   th e   s am o b jectiv o f   p ath   tr ac k in g ,   th e   au th o r s   in   [ 8 ]   im p lem en ted   f u zz y   l o g ic  c o n tr o ller   in to   Xilin x   Mic r o b laze   s o f p r o ce s s o r   co r e   in teg r ate d   in to   So C .   T h co n tr o was  ap p lied   to   an   ac tu al  d if f e r en ti al - d r iv Pio n ee r   3 - DX8   r o b o t .   r ea l - tim f u zz y   co n tr o ller   f o r   Om n i - Me ca n u m - wh ee led   au t o n o m o u s   v e h i cles  was  d ev elo p ed   t o   ac h i ev an   i n tellig en tr ac k in g   co n tr o [9 ] .     An   FP GA  em b ed d e d   p r o ce s s o r   was  u s ed   to   e x ec u te  t h f u zz y   c o m p u tin g   a n d   k in em ati cs  m o d el - b ased   co n tr o l.  An   o n lin lear n in g   s y s tem   o f   f u zz y   co n tr o ll er   was  p er f o r m e d   to   ac h iev e   a n   ac cu r ate   v eh icle  cr u is co n tr o [1 0] .   Mo r e o v er ,   an   ad ap tiv e   f u zz y - n eu r al  co n t r o o f   a   r o tatio n al   d ir ec tio n   o f   r o b o tic  jo i n ts   was  d ev elo p e d   u s in g   em b e d d ed   s il ico n s en s o r s   [1 1] .   T h au th o r   in   [ 1 2 ]   d ev elo p e d   n eu r al - f u zz y   s y s tem   ap p lied   to   f lig h v eh icle   an d   im p lem en ted   it  in to   p ar allel  r ec o n f i g u r ab le   co m p u ter .   I is   b ased   o n   FP GA  an d   n in e   DSP  b lo ck s   to   en s u r f ast  p r o to ty p in g ,   r e u s ab ilit y ,   an d   h ig h - s p ee d   r u n - tim d ata  p r o ce s s in g   [1 3] .   T h d ev elo p e d   s y s tem   in clu d es  f iv p r in cip al  a n d   p a r allel  Ma m d an f u zz y   co n tr o ller   b l o ck s ,   wh ich   en s u r e   r ea ch in g   th b est  f lig h g u id a n ce ,   n av ig atio n ,   an d   f lig h co n tr o co n d itio n .   T h f lig h v e h icle  is   d esig n ed   to   ca r r y   o u t   s ev er al  r is k   task s   lik r escu w o r k s ,   as   well  as  th e   d ata  co llectio n   u s ed   in   e n v ir o n m en tal  an aly s is ,   as   also   ex p lain ed   i n   [ 1 4 ]   T h f u zz y   lo g ic  co n tr o was  a ls o   in v esti g ated   to   r ea ch   a n   in tellig en v is io n   b y   au t o n o m o u s   v eh icles   to   p ar k   c o r r ec tly   th r o u g h   b r ak in g   p r o ce s s   [ 1 5 ] - [ 1 7 ] .   I n   th ese  wo r k s ,   FP GA  cir cu its   wer u s ed   to   im p lem en t   th p r o p o s ed   f u zz y   lo g ic  c o n tr o ller s .   T h au t h o r s   in   [ 1 7 ]   h av esp ec ially   p r o p o s ed   a   f u lly   cu s to m izab le  h ar d war ar c h itectu r o f   two   f u zz y   lo g ic  co n tr o ller s   f o r   a u t o n o m o u s   ca r s .   T h f ir s o n was  u s ed   to   co n tr o l   th wh ee l’ s   o r ien tatio n   an d   t h s ec o n d   co n tr o lled   th s p ee d   o f   th wh ee ls .   T h f lex ib ili ty   o f   th p r o p o s ed   ar ch itectu r allo wed   it  to   b u s ed   f o r   a n y   p r o b lem   a p p lica tio n .   I n   [ 1 8 ] ,   th au t h o r s   d ev elo p ed   h a r d war e   d esig n   o f   f u zz y   p o s itio n   co r r ec ti o n   s y s tem .   I ac ts   o n   th latitu d an d   lo n g itu d d ata  p r o v id e d   b y   GPS   Pm o d   s en s o r .   I t   is   also   im p lem en ted   o n   T e r asic  DE 1 - So C   d ev elo p m e n b ased   o n   a n   Alter C y clo n V   FP GA  to   p er f o r m   th s p ee d   o f   au to n o m o u s   ca r s .   T h p r o ce s s in g   tim o f   th f u zz y   s y s te m   r ea ch ed   2 1 . 5   µs.  Fu r th er m o r e ,   th au th o r s   in   [ 1 9 ]   p r o v ed   th ef f icien c y   o f   an   FP GA  b a s ed   f u zz y   lo g ic  co n t r o ller   co m p ar e d   to   s o f r ea l - tim p latf o r m   NI   C o m p ac tR I to   tr ac k   g iv en   p o s itio n   o f   s er v o - p n eu m ati ac tu atio n   s y s tem ,   wh ich   b ec o m es  m o r a cc u r at e   an d   s tab le.   Mo r eo v er ,   th a u th o r s   in   [ 2 0 ]   d e v elo p ed   r e al - tim f u zz y   lo g ic   co n tr o ller - b ased   o b s tacle   av o id an ce   ap p r o ac h .   I was  ap p l ied   to   Natio n al  I n s tr u m e n ts   em b ed d e d   r o b o tic   p latf o r m ,   in clu d in g   an   FP GA  cir cu it.  T h s o f twar d esig n   was  ca r r ied   o u u s i n g   L ab VI E W   m o d u les.  T h f u zz y   co n tr o ller   allo wed   th r o b o to   h av m o r s tab le  r esp o n s to   b o th   s m o o th er   an d   s u d d en   ch a n g es.  T h e   p r ev io u s   m eth o d o lo g y   h as  b e en   f o llo we d   to   co n tr o th e   m o v em en o f   a   r o b o ar m   with   s i x   d eg r ee s   o f   lib er ty   [2 1] .   Xilin x   Sy s tem   Gen er at o r   ( XSG)   to o was  also   u s ed   to   m o d el  an d   im p lem en f u zz y   co n tr o ller s   in to   FP GA  th r o u g h   th MA T L AB   en v ir o n m e n [2 2 ] ,   [ 23] .   I n d e ed ,   h ar d war im p lem en tati o n   o f   r o ad   lan es   d etec tio n   s y s tem   f o r   in tellig en t c ar s   was p er f o r m ed   o n   Xilin x   Vir tex   5   FP GA  d ev ice  u s in g   th XSG  to o [2 4 ] ,   [ 2 5 ] .   T h p u r p o s is   to   im p r o v th d r iv e r   s af ety   o n   th r o ad s .     W ith in   th is   f r am ewo r k ,   we  h av d ev elo p e d   h ar d war s p ee d   f u zz y   lo g ic  co n tr o l ler   o f   an   au to n o m o u s   v eh icle  an d   im p l em en ted   it  o n   Xilin x   Z y n q   b o ar d .   T h co n tr o ller   co n s id er s   th p r esen ce   o f   an   o b s tacle   an d   th v alu o f   th am b ien tem p er atu r ( if   th is   is   h ig h ,   th s p ee d   m u s b d ec r ea s ed ) .   I n   ad d itio n ,   th ap p licatio n   en s u r ed   th at  th v eh icle  p r o v id e d   th n ec ess ar y   in f o r m atio n   o n   its   s tatu s   an d   th d ec is io n s   th a it  m ad e.   T h n o v el  p r o p o s ed   h ar d war ar c h itectu r is   co n s id er ed   f lex ib le  th an k s   to   th F PGA  r ec o n f ig u r a b le  ar ch itectu r a n d   th e   f u zz y   alg o r ith m   d ev elo p ed .   I n d ee d ,   wh en   th e   f u zz y   i n p u t   an d   o u tp u t   v ar iab les  ch an g e,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4 8 6 4       F P GA   b a s ed   co - d esig n   o a   s p ee d   fu z z lo g ic  co n tr o ller   a p p l ied   to   a n   a u to n o mo u s   c a r   ( E mn a   A r id h i)   197   we  h av e   o n ly   to   m o d if y   th e ir   v alu es  in   th e   alg o r ith m   ( in   th e   d ec lar atio n   s ec tio n   o f   s ig n als).   T h en ,   th e   p r o p o s ed   ar ch itectu r e   o f   th e   f u zz y   co n tr o ller   is   s u itab le  f o r   m an y   o th e r   ap p licatio n s .     T h p a p er   is   s tr u ctu r ed   as  f o llo ws:   Sectio n   2   g i v es  th Si m u lin k   m o d el   o f   th s p ee d   f u zz y   lo g ic   co n tr o lle r   t o   f ix   th f u zz y   r u l es.  Sectio n   3   d e p icts   th m eth o d   u s ed   to   d e v elo p   th h ar d w ar e/so f twar d esig n   o f   th s p ee d   f u zz y   lo g ic  co n tr o l.  T h s im u latio n   an d   im p le m en tatio n   r esu lts   ar r ep o r ted   in   s ec tio n   4 .   T h las t   s ec tio n   is   d ev o ted   to   c o n clu d in g   th p ap er .       2.   M O DE L L I NG   O F   T H E   F U Z Z L O G I CO N T RO L L E USNG   M A T L AB / SI M U L I NK   E NVI RO NM E N T   T h f u zz y   lo g ic  c o n tr o ller   c o n s id er s   th s p ee d   er r o r ,   th e   s u r r o u n d in g   te m p er atu r e,   an d   th d is tan ce   f r o m   a n   o b s tacle   th r o u g h   s o n ar   s en s o r .   T h d er iv ativ s p ee d   er r o r   is   also   co n s i d er e d   as  an   in p u f o r   th co n tr o ller   i n   o r d er   to   h av i n f o r m atio n   ab o u th r ea ctio n   s p ee d   o f   th e   s y s tem .   T h e   o u t p u s ig n al  is   th s p ee d   ex p r ess ed   in   ( r p m ) .   T h in p u t s   an d   o u tp u ts   o f   th c o n tr o ller ,   th f u zz y   r u les  an d   th c o m p u tatio n   m et h o d   o f   th co n tr o l   s ig n al  ap p lied   t o   th ca r   ar s u b s eq u en tly   p e r f o r m ed .     2 . 1 .     P rinciple o f   t he  f uzzy   lo g ic  co ntr o l   T h f u zz y   lo g ic   co n tr o c o n s is ts   o f   th r ee   m ajo r   m o d u les:   th e   f u zz if ier ,   th e   in f er en ce ,   wh ic h   is   d r iv en   b y   th f u zz y   r u les ,   an d   t h d ef u zz if ier ,   as sh o wn   in   Fig u r 1 .             Fig u r 1 .   Ar ch itectu r o f   th f u zz y   lo g ic  c o n tr o ller       T h f u zz if ier   e n co d es  th cr i s p   m ea s u r ed   v alu es  o f   ea c h   s y s tem   p ar am eter   ( am b ien tem p er atu r e,   s p ee d   an d   its   d er i v ativ er r o r s ,   an d   s o n ar )   in to   f u zz y   ter m   u s in g   th e   g iv en   m em b er s h ip   f u n ctio n s .   T h e   in f er en ce   m o d u le  allo ws  id en tify in g   th s u b s et  o f   f u zz y   r u les  th at  ca n   b f ir ed   an d   d r aw  ad eq u ate  f u zz y   co n s eq u en ce s   [ 1 7 ] .   Her ein ,   we  h av u s ed   th Ma m d an Mi n - Ma x   p r o ce s s .   Fin ally ,   th d ef u zz if ier   d ec o d es  th f u zz y   v a r iab le  ( s p ee d   c o n tr o s ig n al)   an d   c o m p u tes  th co r r esp o n d in g   cr is p   v alu e   u s in g   th ce n ter   o f   g r av ity   m eth o d .   T h ese  m o d u le s   a r d escr ib ed   n e x t.     2 . 2 .     M o del o f   t he  s peed  f uzz y   co ntr o ller   2 . 2 . 1 .   F uzzif ier   Fo r   all  f u zz y   in p u v ar iab les,   as  well  as  th f u zz y   o u tp u t,  we  h av ch o s en   tr ian g u lar   m em b er s h ip   f u n ctio n s ,   wh ic ar e   illu s tr ated   in   Fig u r e   2 .   Fu r th e r m o r e ,   th lin g u is tic  ter m s   an d   th e   co r r esp o n d in g   u n iv er s es  o f   th d is co u r s o f   ea c h   in p u an d   o u t p u t v a r iab le  ar s u m m ar ized   in   T ab le  1 .   Fo r   tr ian g u lar   m em b er s h ip   f u n ctio n s ,   th d eter m in atio n   o f   th tr u th   d eg r ee   μ   o f   ea ch   lin g u is tic  ter m   is   ca r r ied   o u t u s in g   ( 1 )   o r   ( 2 )   ac co r d in g   to   h a v in g   an   in cr ea s in g   o r   d ec r ea s in g   s lo p e,   r esp e ctiv ely ,   as  s h o w n   in   Fig u r 3 .     = ( _ 1 )  _ 1   ( 1 )     = 1 ( _  _ ) 2  _   ( 2 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N 2 0 8 9 - 4 8 6 4   I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t,  Vo l.  10 ,   No .   3 No v em b er   2 0 2 1 :   19 5     21 1   198       Fig u r 2 .   Me m b e r s h ip   f u n ctio n s   o f   th f u zz y   in p u t a n d   o u tp u t v ar iab les       T ab le  1 .   Un iv e r s es o f   th d is c o u r s o f   i n p u t a n d   o u tp u v ar i ab les     F u z z y   i n p u t   a n d   o u t p u t   v a r i a b l e s   U n i v e r se   o f   t h e   d i sc o u r s e     A mb i e n t   t e m p e r a t u r e   ( ° C )   c o l d   x c o l d   ϵ   [ - 5   1 1 ]     mo d e r a t e   x mo d e r a t e   ϵ [ 0   2 6 ]     h o t   x h o t   ϵ [ 1 5   6 0 ]         S o n a r   ( m)   v n e a r   ( v e r y   n e a r )   x v n e a r   ϵ [ 0   2 ]     n e a r   x n e a r   ϵ   [ 1   5 ]     f a r   x f a r   ϵ [ 2   6 ]     v f a r   ( v e r y   f a r )   x v f a r   ϵ [5   7 ]         S p e e d   e r r o r / d e r i v a t i v e   s p e e d   e r r o r   ( c m/ s)   h n e g   ( h i g h   n e g a t i v e )   x h n e g   ϵ   [ - 5 0   - 3 0 ]     n e g   ( n e g a t i v e )   x n e g   ϵ [ - 5 0   0 ]     z e r o   x z e r o   ϵ   [ - 3 0   1 4 ]     p o s   ( p o si t i v e )   x p o s ϵ   [ 0   3 0 ]     h p o s ( h i g h   p o s i t i v e )   x h p o s ϵ  [ 1 4   5 0 ]         C o n t r o l   si g n a l   ( r p m)   v e r y l o w     x v e r y l o w   ϵ [0   5 0 ]     l o w   x l o w   ϵ [ 0   1 1 0 ]     mo d e r a t e   x mo d e r a t e   ϵ [ 5 0   1 7 0 ]     h i g h   x h i g h   ϵ   [ 1 1 0   2 3 0 ]     v e r y h i g h   x v e r y h i g h   ϵ [ 1 7 0   3 0 0 ]           Fig u r 3 .   T r ia n g u lar   ty p m e m b er s h ip   f u n ctio n       2 . 2 . 2 .   F uzzy   rules   T o   th o r o u g h ly   co n tr o l   th b eh av io r   o f   th ca r ,   we  h a v d ef i n ed   4 4   r u les  th at   m ain ly   co n s is o f :   ( i)   I f   th am b ien t   tem p e r atu r e   is   h o t ,   th en   th e   s p ee d   is   v er y   lo w.   ( i i)   I f   th e   s o n ar   is   v er y   n ea r   o r   n ea r ,   th e n   th e   s p ee d   is   v er y   lo o r   lo w,   r esp ec tiv el y .   Fo r   c o ld   o r   m o d e r ate  tem p er atu r e,   t h r u les ar g iv en   in   T ab le  2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4 8 6 4       F P GA   b a s ed   co - d esig n   o a   s p ee d   fu z z lo g ic  co n tr o ller   a p p l ied   to   a n   a u to n o mo u s   c a r   ( E mn a   A r id h i)   199   T ab le  2 Fu zz y   r u les wh en   t h e   am b ien t te m p er atu r is   co ld   o r   m o d e r ate     S p e e d   e r r o r       h n e g   n e g   z e r o   pos   h p o s   D e r i v a t i v e   sp e e d   e r r o r   h n e g   v e r y l o w   v e r y l o w   v e r y l o w   l o w   mo d e r a t e   n e g   l o w   l o w   l o w   h i g h   v e r y h i g h   z e r o   v e r y l o w   ( v e r y ) l o w   mo d e r a t e   h i g h   v e r y h i g h   P o s   v e r y l o w   l o w   mo d e r a t e   v e r y ( h i g h )   v e r y h i g h   h p o s   v e r y l o w   l o w   l o w   l o w   v e r y h i g h   h n e g   v e r y l o w   v e r y l o w   v e r y l o w   l o w   mo d e r a t e       I is   wo r th   n o tin g   th at  wh e n   th er r o r   s p ee d   is   n eg ativ an d   th d er iv ativ o n is   ze r o ,   t h s p ee d   is   lo o r   v er y   lo wh en   th o b s tacle   ( r ef er r ed   b y   th s o n ar   s ig n al)   is   f ar   o r   v er y   f ar ,   r esp ec tiv ely .   Ho wev er ,   wh en   b o th   th e r r o r   s p ee d   an d   th e   d er i v ativ o n is   p o s itiv e,   th e   s p ee d   is   h ig h   o r   v e r y   h i g h   ac c o r d in g   t o   th e   d is tan ce   f r o m   th e   o b s tacle   r es p ec tiv ely   f ar   o r   v e r y   f a r .   T h u s o f   th e   an d   o p er at o r   m ea n s   th at  th e   tr u th   d eg r ee   μ   o f   ea ch   o u t p u lin g u is tic  ter m   ( v er y lo w,   lo w,   m o d e r ate,   h i g h ,   v er y h ig h )   tak es  th e   lo west  tr u th   d eg r ee   o f   t h in p u lin g u is tic  ter m s   ac co r d in g   to   th v er if ied   o n o r   m an y   r u les .     2 . 2 . 3 .   Def uzzif ier   T h cr is p   v alu o f   th co n t r o s ig n al  x s p ee d   is   d eter m in ed   u s in g   th ce n ter   o f   g r av it y   m eth o d   ac co r d in g   to   ( 3 ) .     sp e e d = [ v e ry l o w ( v e ry l o w ) + x low ( low ) + x m o d e ra t e ( m o d e r a t e ) + x hig h ( hig h ) + x v e ry hig h ( v e ry hig ] / [ ( v e ry l o w ) . ( low ) . ( m o d e ra t e ) . ( hig h ) . ( v e ry hig ) ]   ( 3 )     wh er µ  is   th tr u th   d eg r ee   o f   ea ch   f u zz y   o u tp u v ar ia b les  ( v er y lo w,   lo w,   m o d er at e,   h ig h ,   v e r y h ig h )   co r r esp o n d in g   t o   th v al u es   (x verylow , x low , x moderate , x high , x veryh igh ).     2 . 3 .     Sy s t e m   mo del   B ef o r ca r r y in g   o u th h ar d w ar e/so f twar d esig n   o f   th p r o p o s ed   f u zz y   co n tr o ller ,   we  h a v test ed   it  b y   a p p ly in g   a   ca r   p lan [ 2 6 ]   ac co r d in g   to   o u r   ca r   d im en s io n s ,   s h o wn   in   Fig u r 5 .   I t   is   d is cr ete  tr a n s f er   f u n ctio n   g iv en   i n   ( 4 ) .   T h e   s am p le  tim is   eq u al  to   0 . 2   s .     ( ) =   = 0.00 07 19 8 z 2 + 0.00 21 7z + 0.0 00 39 55 3 - 2.18 z + 1.48 7z - 0.30 09   ( 4 )     wh er e u is   th co n tr o s ig n al  th at  is   co n s id er ed   as  th r o ttle  co n tr o an d   u s ed   to   in c r ea s o r   d ec r ea s th e   en g in d r i v er   f o r ce   [ 2 6 ]   an d v is   th ca r   s p ee d   in   cm /s .   Fig u r 4   p r esen ts   th s y s tem   m o d e d ev elo p ed   in   MA T L AB /S im u lin k   en v ir o n m en t.     T h s atu r atio n   b lo c k   lim its   th co n tr o s ig n al  v alu to   3 0 0   an d   th s ec o n d   o n allo ws  m ax im u m   s p ee d   v alu o f   9 0   cm /s .           Fig u r 4 .   Simu lin k   m o d el  o f   t h ca r   s p ee d   f u zz y   c o n tr o l     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N 2 0 8 9 - 4 8 6 4   I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t,  Vo l.  10 ,   No .   3 No v em b er   2 0 2 1 :   19 5     21 1   200   3.   H ARDWA R E /SOF T WAR E   CO - DE SI G O F   T H E   F UZ Z L O G I CO N T RO L L E   I n   th is   s ec tio n ,   we  d ep ict  s y n th esizab le  h ar d war an d   s o f twar co - d esig n   o f   th p r o p o s ed   f u zz y   co n tr o ller   d ed icate d   to   b ei n g   ap p lied   t o   th e   au to n o m o u s   ca r ,   wh ich   is   p r esen ted   i n   Fig u r 5 .   Her ein ,   th e   co n tr o s ig n al  is   co n s id er ed   a s   s p ee d   ex p r ess ed   in   r p m ,   as  m en tio n ed   ea r lier .   T h d es ig n   g en er ates  th r ee   PW s ig n als  th at  will  d r iv t h ca r   lef an d   r i g h wh ee ls ,   a s   well  as  th s er v o   m o to r   th at   co n tr o ls   th f r o n t   s teer in g .   Ho wev er ,   t h s teer in g   co n tr o l is alr ea d y   ac h ie v ed   [ 2 7 ]   an d   h er ein   u s ed .             Fig u r 5 .   T h au to n o m o u s   ca r   [ 2 7 ]       T h p ar titi o n in g   o f   t h ap p li ca tio n   task s   co n s is ts   o f   d iv id in g   th em   i n to   h a r d war p ar an d   a   s o f twar p ar t.  I n   t h h a r d war p ar t,  we   d ev elo p ed   th h a r d war ar ch itectu r o f   th e   f u z zy   co n t r o ller   I a n d   u s ed   th I Ps   o f   th tem p er atu r an d   s o n ar   s en s o r s .   Ho wev er ,   th s o f twar p ar u s es  th e   Z y n q   p r o ce s s o r   t o   ac ce d th r eg is ter s   o f   s en s o r s   to   r ea d   th e   d is tan ce   an d   am b i en tem p er atu r e   v alu es.  I also   s en d s   th em   to   th e   f u zz y   c o n tr o ller ,   wh ic h   co m p u tes  th e   ca r   s p ee d   ac co r d in g   to   th e   co n tr o s ig n al  an d   g en e r ates  th e   co r r esp o n d in g   PW s ig n als.     3 . 1 .     H a rdwa re   des ig n   T h h ar d war d esig n   was  d ev elo p ed   u s in g   VHDL   an d   s o m s p ec if icatio n s   wer m ad e   to   ef f icien tly   p r o g r a m   th f u zz y   alg o r ith m .     3 . 1 . 1 .   Sp ec if ica t io ns   o f   t he  p ro g ra m m ing   pro ce s s   T o   g et  s y n th esizab le  co d e ,   we  ad o p th e   h ex a d ec im al  f o r m at  to   p r esen t h d ata  v alu es.  T h u s ,   th e   s ig n als h av th ty p e   s td _ lo g ic _ v ec to r   wh e r th eir   wid th   is   ch o s en   as f o llo ws:     1   b y te  f o r   s ig n al  p o s itiv v alu es.     2   b y tes f o r   s ig n al,   wh i ch   c an   h av n eg ativ v alu es.      1   b y te  f o r   th e   o u tp u t sig n al.   T h er ef o r e ,   th tr u th   d e g r ee s   ar b etwe en   0   an d   2 5 5 .       I n   ad d itio n ,   we  u s th e   m in - m ax   m eth o d   to   co m p u te  t h s ig n als  o f   th e   f u zz y   o u tp u lin g u is tic  ter m s   ( v er y lo w,   lo w,   etc. ) ,   as  well  as  th ce n ter   o f   g r av ity   to   co m p u te  th co n tr o s ig n al.   T h is   latter   i s   u s ed   to   d eter m in t h PW s ig n al  t h at  d r iv es   th ca r   an d   t h en   it s   co r r esp o n d in g   d u ty   c y cle.   I n d ee d ,   ea ch   o u tp u t   lin g u is tic  ter m   h as  s p ec if ic   d u ty   c y cle  wid th ,   as  r e p o r ted   i n   T ab le   3 .   T h e   s y s tem   cl o ck   f r eq u en c y   an d   t h o s o f   th PW s ig n al  ar f ix ed   t o   5 0   MH an d   1 0 0   k Hz,   r esp ec tiv ely .   T h er e f o r e,   co u n ter   is   u s ed   to   co u n u p   to   5 0 0   t o   r ea ch   PW p er io d .     3 . 1 . 2 .   H a rdwa re   a rc hite c t ure  o f   t he  f uzzy   c o ntr o ller   Her e,   th o b jectiv is   to   p r ep a r an   I th at  d escr ib es  th o p er atio n   o f   t h f u zz y   co n t r o ller .   T h is   was   ac co m p lis h ed   b y   wr itin g   th e   f u zz y   c o n tr o ller s   VHDL   co d e   b ased   o n   th e   Ma m d an i   m eth o d .   T h e n tity   b l o ck   o f   th f u zz y   co n tr o ller ,   as  well  as  i ts   ar ch itectu r e,   ar s h o wn   in   Fig u r 6 .   I is   wo r th   n o tin g   th at  ea ch   b lo ck   co n s is ts   o f   s ep ar ate  VHDL   m o d u le,   a n d   all  o f   th em   a r in ter co n n ec ted   u s in g   th p o r t m ap   in s tr u ctio n .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4 8 6 4       F P GA   b a s ed   co - d esig n   o a   s p ee d   fu z z lo g ic  co n tr o ller   a p p l ied   to   a n   a u to n o mo u s   c a r   ( E mn a   A r id h i)   201       Fig u r 6 .   Har d wa r ar ch itectu r o f   th e   s p ee d   f u zz y   co n tr o lle r   I P       T h s p ee d   er r o r   v alu e   ( s ig n al   E r r s p )   is   o b tain e d   u s in g   a   s u b tr ac to r ,   wh ich   r ec eiv es   th e   co m p u ted   s p ee d   an d   in clu d es th tar g et  s p ee d   as a n   in ter n al  s ig n al.   Fu r th er m o r e,   th d er iv ativ s p ee d   er r o r   v alu ( s ig n a l   Derr s p )   i s   co n s id er ed   as  th d if f er en ce   b etwe e n   th cu r r e n s p ee d   er r o r   v alu a n d   th p r ev io u s   o n u s in g   a   f in ite  s tate  m ac h in e.   I t is p r ese n ted   in   Fig u r e   7 .             Fig u r 7 .   Fin ite  s tate  m ac h in th at  co m p u tes th d er iv ativ e r r o r   s p ee d       Ho wev er ,   th s ig n als  Temp   a n d   S o n a r   r ef e r   to   th m ea s u r e d   v alu es   o f   t h am b ien tem p er atu r an d   th d is tan ce   f r o m   th o b s tacle ,   r esp ec tiv ely ,   u s in g   s en s o r s .   T h ese  v al u es  ar u s ed   to   c o m p u te  t h co n tr o l   s ig n al,   an d   th e n   th ca r   s p ee d   v alu u s in g   ( 5 ) .      [ / ] = ( 2 . . ) 60 .   _   [ ]   ( 5 )     wh er r   is   th wh ee l r ay   a n d   is   eq u al  to   3   cm .   I t is wo r th   n o tin g   th at  th ca r   s p ee d   ca n   m ax im u m   r ea ch   9 0   c m /s   f o r   co n tr o l v al u o f   3 0 0   r p m .     As  s h o wn   in   T ab le   3 ,   ea ch   PW g en er atio n   b lo c k   g e n er at es  d if f e r en PW co r r esp o n d in g   t o   o n e   o f   th e   o u t p u lin g u is tic  ter m s   to   wh ic h   th e   o u t p u s ig n al   PW M’   o f   th e   f u zz y   co n tr o lle r   is   ass ig n ed .   Fo r   in s tan ce ,   th is   s ig n al  is   ass ig n e d   to   PW Ml  wh en   th s p ee d   s h o u ld   b e   lo w.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N 2 0 8 9 - 4 8 6 4   I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t,  Vo l.  10 ,   No .   3 No v em b er   2 0 2 1 :   19 5     21 1   202   T ab le  3 .   PW s ig n al  o f   ea ch   o u tp u t lin g u is tic  ter m .   O u t p u t   l i n g u i st i c   t e r ms   D u t y   s i g n a l   N u mb e r   o f   c y c l e s   P W M   s i g n a l s   v e r y l o w   D u t y v l   2 0     4   %   P W M v l   l o w   D u t y l   1 2 5     2 5   %   P W M l   mo d e r a t e   D u t y m   2 5 0     5 0   %   P W M m   h i g h   D u t y h   3 7 5     7 5   %   P W M h   v e r y h i g h   D u t y v h   4 8 0     9 6   %   P W M v h       E ac h   Du ty   s ig n al  ( D u tyvl Du tyl Du tym Du tyh ,   an d   Du t yv h )   in d icate s   th n u m b er   o f   cy cles  f o r   wh ich   th co r r esp o n d in g   PW s ig n al  b ec o m es  h ig h .   I is   wo r th   n o tin g   th at  th PW p er io d   co r r esp o n d s   to   5 0 0   cy cles.  W ass u m th at  th m ax im u m   s p ee d   r ate  co r r esp o n d s   to   o n ly   9 6   % f o r   s ec u r ity   m atter s .     T h alg o r ith m   d ev el o p ed   i n   th Fu zz y   co n tr o ller   b lo ck   c o n s is t s   o f   th f o llo win g   s u cc ess iv s tep s :     Def in in g   th v alu es o f   th e   lin g u is tic  ter m s   in   h ex ad ec im al  f o r m at.   Fo r   ex am p le,   t h f ir s t two   v al u es o f   th s o n a r   s en s o r   ar d ef in ed   as f o llo ws:     constant  sonp1:STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0):=x"00"; --   constant  son p2 :STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0):=x"01"; -- 1     Als o ,   f o r   th tem p er atu r s en s o r ,   th f ir s t two   v alu es a r e:     constant tp1:STD_LOGIC_VECTOR (15 downto 0):=x"FFFB"; -- ( - 5)    constant tp2:STD_LOGIC_VECTOR (15 downto 0):=x"0000"; --       B u ild in g   th e   tr ian g u lar   m em b er s h ip   f u n ctio n   o f   ea c h   in p u lin g u is tic  ter m   u s in g   e q u atio n s   o f   r is in g   a n d   f allin g   s lo p es.     Fo r   ex am p le,   th e   VHDL   c o d e   o f   co m p u tin g   th e   m em b e r s h ip   d e g r ee   m v n ea r   o f   th e   lin g u is tic  ter m   v n ea r   u s in g   th e   f allin g   s lo p eq u atio n   is :     Mvnear<=conv_std_logic_vector(conv_integer(sonar - sonp1)/conv_integer(sonp3 - sonp1),8);     L ik ewise,   th VHDL   co d o f   co m p u tin g   t h m em b er s h ip   d eg r ee   m n ea r   o f   th e   lin g u is tic  ter m   n ea r   u s in g   th r is in g   s lo p e q u atio n   is :     mnear<=conv_std_logic_vector(conv_integer(sonar - sonp2)/conv_integer(sonp3 - sonp2),8);      Dete r m in atio n   o f   th tr u th   d eg r ee   o f   ea c h   in p u t lin g u is tic  ter m   ac co r d in g   to   it s   m em b e r s h ip   f u n ctio n .   Fo r   in s tan ce ,   th tr u th   d eg r ee   d v n ea r   o f   th lin g u is tic  ter m   v n ea r   is   d eter m in ed   u s in g   th f o llo win g   VHDL   co d e:     if rising_edge(clk)then    --- mvnear    if sonar > sonp3 then  --   sonp3 = 2 m    dvnear <= x"00";    else dvnear   <= x"FF" - mvnear;  --   falling slope    end if;   end if;       E lab o r atio n   o f   th f u zz y   r u les   u s in g   if - else  s tatem en ts .   E ac h   r u le  r esu lt  tak es  th m in im u m   in p u tr u t h   d eg r ee .   Fo r   ex am p le,   th 1 8 th   r u le  r 1 8   d escr ib es  th ca s e:  wh en   th d is tan ce   f r o m   th o b s tacle   is   b etwe en   1   an d   5   m ,   its   o u tp u t ta k es th v alu o f   th t r u th   d eg r ee   d n ea r .   T h c o r r esp o n d in g   VHDL   co d is :       if sonar >= sonp2 and sonar < sonp4 then r18 <= "00"& dnear;  --   sonp4 = 5 m   else r18<=(others=>'0');   end if;     I n   th is   ca s e,   th f u zz y   o u tp u t o f   th co n t r o ller   s h o u ld   b ass ig n ed   to   th lin g u is tic  ter m   v e r y lo w’ .       Dete r m in atio n   o f   th o u tp u t r u th   d eg r ee s   also   u s in g   if - els s tatem en ts .   E ac h   o u tp u tr u th   d eg r ee   tak es   th m ax im u m   r esu lt o f   th e   f u z zy   r u le  u s ed   to   d eter m i n it.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4 8 6 4       F P GA   b a s ed   co - d esig n   o a   s p ee d   fu z z lo g ic  co n tr o ller   a p p l ied   to   a n   a u to n o mo u s   c a r   ( E mn a   A r id h i)   203   Fo r   ex am p le,   th tr u th   d e g r e d cm o d er ate’   o f   th e   o u t p u t   lin g u is tic  ter m   m o d er ate’   is   co m p u te d   ac co r d in g   t o   th f u zz y   r u les  ( r 9 ,   r 1 0 ,   r 4 3 ,   an d   r 4 4 ) .   E ac h   o f   th em   h as  an   o u tp u ass ig n e d   to   th is   lin g u is tic   ter m :     if rising_edge(clk)then   if r10 < r9 and r43 < r9 and r44 < r9 then dcmoderate <= r9;    elsif r9 < r10 and r43 < r10 and r44 < r10 then dc moderate<=r10;   elsif r9 < r43 and r10 < r43 and r44 < r43 then dcmoderate<= r43;   elsif r9 < r44 and r10 < r44 and r43 < r44 then dcmoderate<= r44;   else dcmoderate <= (others=>'0');   end if;    end if;       Dete r m in atio n   o f   th co n tr o l s ig n al  u s in g   eq u atio n   ( 3 ) .     C o m p u tatio n   o f   th s p ee d   v alu u s in g   eq u atio n   ( 5 ) .     Dete r m in atio n   o f   th PW s i g n al  ac co r d in g   to   th o b tain ed   co n tr o l.     3 . 1 . 3 .   Co m plet ha rdwa re   de s ig n o f   t he  s peed  f uzzy   co ntr o l   T h d esig n   o f   th e   s p ee d   co n t r o ller   was  p e r f o r m ed   u s in g   th Xilin x   Viv ad o   Desig n   Su i te  2 0 1 8 .   I t   in clu d es  th I P o f   th e   f u zz y   co n tr o ller   ( m y ip FLC_ 0 ) ,   th Z y n q   p r o ce s s o r ,   an d   th e   s en s o r s ,   as  s h o wn   in   Fig u r e   8 .   T h e   f u zz y   co n tr o ller   s tar ts   o p er atin g   wh en   th e   en ab le   s ig n al  is   h ig h .   İ is   an   asy n ch r o n o u s   r eset  ac tiv e   lo w   ( en a b le  <=   n o t r s t ).           Fig u r 8 .   Har d wa r d esig n   o f   th s p ee d   f u zz y   co n tr o l u s in g   Viv ad o   d esig n   s u ite       T h am b ien t   tem p er atu r an d   th d is tan ce   f r o m   th e   s o n ar   s e n s o r   ar c o m p u ted   an d   r ea d   b y   th Z y n q   p r o ce s s o r   at  th lev el  o f   its   3 2 - b it  d ata  r e g is ter s   th r o u g h   C   f iles .   T h d ev elo p m en t   o f   th ese  f iles   was  p er f o r m ed   in   th e   s o f twar e   s ec tio n .   T h en ,   th ey   ar e   s en to   th e   f u zz y   co n tr o ller   th r o u g h   th A XI   b u s   t o   g en er ate   th s u itab le  PW s ig n al  th at  i s   d eter m in ed   b y   th e   Fu zz y   co n tr o ller   b lo ck   p r esen ted   in   Fig u r 6 .   T h is   s ig n al   is   d r iv en   to   ea c h   o f   th o u tp u PW s ig n als   mo to r _ left_ p w m_ o u t s ervo _ p w m_ o u t ,   a n d   mo to r _ r ig h t_ p w m_ o u t ,   wh ich   d r iv th ca r   m o v em e n t.  Her ein ,   th Viv ad o   d esig n   s u ite  ass i g n s   3 2 - b it  r a n g e   o f   ad d r ess es  to   r eg is ter s   o f   e ac h   I P.  T h er ef o r e,   th e   Z y n q   p r o ce s s o r   ca n   ac o n   th e   f u zz y   co n tr o ller   an d   th e   s en s o r s   b y   ac ce s s in g   th eir   r eg is ter s   th r o u g h   th AXI   b u s .   F o r   th Z ed B o ar d ,   f o u r   s lav r eg is ter s   ar d ef in ed   f o r   th f u zz y   I P .     3 . 2 .     So f t wa re   des ig n   T h s o f twar d esig n   co n s is ts   o f   d ev elo p in g   th C   f iles .   T h e y   allo r ea d in g   th tem p er atu r v alu e,   as  well  as,  ca lcu latin g   th e   d is tan ce   f r o m   t h o b s t ac le  ac co r d in g   to   th PW s ig n al  g en e r ated   b y   th e   s o n a r   s en s o r .   I n d ee d ,   d u ty   wid th   o f   1 4 7   u s   co r r esp o n d s   to   2 . 5 4   cm .   No   o b s tacle   is   d etec ted   if   t h d is tan ce   ex ce ed s   6 . 5   m .   W also   a d d ed   v a r io u s   m ess ag es  th at  th v eh icle  m u s g en er ate   to   i n f o r m   u s   a b o u t h s tate  o f   its   o p er atio n   a n d   th e   d ec is io n s   th at   wer e   m ad e,   as e x p lain ed   in   Fig u r 9 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N 2 0 8 9 - 4 8 6 4   I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t,  Vo l.  10 ,   No .   3 No v em b er   2 0 2 1 :   19 5     21 1   204       Fig u r 9 .   So f twar d esig n   task s   to   s en d   d ata  to   th e   f u zz y   co n tr o ller   th r o u g h   t h Z y n q   p r o ce s s o r   an d   to   g et  f ee d b ac k   f r o m   th ca r       T h is   s tep   is   p er f o r m ed   u s in g   t h Xi lin x   SDK  to o a f ter   ex p o r tin g   th h ar d war e   an d   th b its tr ea m   f ile  ( . b it).   Af ter   t h at,   th b u ild in g   o f   th SDK  p r o ject  allo ws  th g en er atio n   o f   th e   ex ec u ta b le  f i le  ( . elf ) .   T h is   latter   allo ws  ap p ly in g   t h s o f twar ap p licatio n   to   t h ex p o r ted   h a r d war af ter   l o ad in g   th c o r r e s p o n d in g   b its tr ea m   in to   th FP GA  cir cu it to   co n f ig u r it.       4.   RE SU L T A ND  D I SCU SS I O N   4 . 1 .     Sim ula t i o n r esu lt s   o f   t he  Sim uli nk   m o del   T h s im u latio n   was  ca r r ied   o u f o r   tar g et   s p ee d   v a r iatio n   f r o m   3 0   to   4 0   cm /s ,   a n   am b ien t   tem p er atu r eq u al  to   2 5   °C ,   an d   an   o b s tacle   d is tan ce   o f   6   m .   I n   th is   ca s e,   th ca r   r ea ch e s   th tar g et  s p ee d ,   as  s h o wn   in   Fig u r 1 0 .           Fig u r 10 .   C ar   s p ee d   b eh a v io r   wh en   th am b ien t te m p er atu r is   m o d er ate,   an d   th o b s tacle   is   f ar       W h en   th is   d is tan ce   d e cr ea s es  b y   1   m   an d   th e n   b y   4   m   af ter   3 0   s ,   th e   ca r   s p ee d   also   d ec r e ases   f r o m   4 0   to   2 7   an d   1 0   c m /s ,   r esp ec tiv ely ,   as  s h o wn   in   Fig u r 1 1 ( a)   a n d   Fig u r e   11 ( b ) .   I n   ca s es  wh er th e   tem p er atu r e   b ec o m es  h o ( 4 0   °C ) ,   th s p ee d   d ec r ea s es  to   8 . 5   cm /s   an d   n o   m o r e   f o llo w - u p   o f   th tar g et  s p ee d ,   as  s h o wn   in   Fig u r 1 1 ( c) .   T h e   s am b eh av io r   is   r ea ch ed   wh en ,   at  th b eg in n in g ,   th o b s tacle   d is tan ce   is   2   m   n ea r   o r   v er y   n e ar   ( 1   m )   f r o m   th ca r .   Ho wev er ,   t h s p ee d   s tar ts   b y   i n cr ea s in g   at  th b e g in n in g   s ee n   th at  th e   am b ien tem p e r atu r is   m o d er ate.   T h en ,   th s p ee d   was  im m ed iately   d ec r ea s ed   d u e   to   th e   v er y   n ea r   d is tan ce   b etwe en   th o b s tacle   an d   th ca r .   T h is   s ce n ar io   is   illu s t r ated   in   Fig u r 1 1 ( d ) .   C o n s eq u en tly ,   th f u zz y   co n tr o ller s   o p er atio n   c o m p lie s   with   th p r o p o s ed   s p ec if icatio n s .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.